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“显微镜的发明，使微观生物学有了真正的研究手段，从此成为了一门正式的学科。也就是说，生物学家这碗饭是物理学家给的。” 吴宝俊 中国科学院大学 在儿童时代，有两件事情让我记忆犹新：第一件事情，有一天我问我妈：“我是从哪里来的？”我妈回答说“你是从垃圾堆里捡来的。” 我感到十分震惊，把这个消息分享给了班上的同学，谁知道当时我们班上50多位同学，居然有20多位都是从垃圾堆里捡来的。 第二件事情，班主任问大家的理想是什么？全班绝大多数同学都说想当科学家。只有一位女同学“义正言辞”地说：“怎么可以人人都当科学家？我就不想当科学家！我长大以后要嫁给科学家！”得到了全班男同学的热烈掌声。 一转眼20多年过去了，我们班上并没有出现伟大的科学家，这位女同学也没有嫁给科学家。 但是我想，有梦想还是好的，万一实现了呢？ 科学家到底是个什么物体？ 其实我小时候，对科学家的概念还是模糊的。那么科学家到底是个什么物体？ 霍金于2018年3月14日去世了，而他去世的这一天，刚好是另外一位科学家爱因斯坦的生日。 我认为爱因斯坦是人类历史上最伟大的科学家。他提出了狭义相对论和广义相对论，还提出了激光的基本原理。 有一些了解科学史的人说，爱因斯坦一开始也不是真正意义上的科学家。为什么呢？ 因为虽然爱因斯坦毕业于苏黎世工业大学物理系，但在大学毕业后，并没有直接从事科学研究工作，也没有得到留校任教的机会，而是出去当家教。 爱因斯坦的私人授课广告 这张图是爱因斯坦曾经贴出一张广告，内容是为大学生与中小学生提供数学和物理钟点补习。 后来，爱因斯坦经过好友父亲的介绍，才到瑞士专利局去做三级专利员。他利用业余时间做科学研究，直到他的工作被学术界认可，才成为了一名大学教授。 那么问题来了：什么是职业科学家？ 职业科学家，是指从事科学研究，并且依靠科学研究来赚钱养家的人。那么，人类历史上第一个真正的职业科学家是谁？ 史上第一个职业科学家 他的名字叫罗伯特·胡克。罗伯特·胡克毕业于英国牛津大学，是英国皇家学会的创始人之一。 罗伯特·胡克 1662年，罗伯特·胡克被任命为英国皇家学会的实验室主任，他的任务是每隔一段时间准备几个实验，供英国皇家学会的会员们观察、分析、猜想。 这个工作罗伯特·胡克做了40年，起初是义务劳动。后来英国皇家学会开始给他发工资。从此以后，罗伯特·胡克就成为一个通过科学研究来赚钱养家的人，也就是西方科学史上第一个真正的职业科学家。 胡克制造的双镜片显微镜 罗伯特·胡克有一个了不起的发现——胡克定律，即所有弹簧的拉力与它的伸长量成正比。此外他还有一个了不起的发明，他设计了双镜片的复式显微镜。这个显微镜的结构有物镜、镜筒、目镜、载物台，旁边还有一个玻璃圆球起到汇聚光线的作用。 罗伯特·胡克发明显微镜后，就开始把身边所有的事物都放到显微镜下看一看。1665年，他出版了一本书，名字叫《Micrographia》，中文翻译为《显微志》，也叫《显微图谱》，这是英国皇家学会出版的第一本最有影响力的著作。这部书里面大概有66个专题，有图有文字。 显微趣事 这张图片经常出现在我们的生物书上。 罗伯特·胡克找到一截软木，截取了一个截片放在显微镜下观察。他发现软木层中有很多小格子，特别像蜜蜂窝。罗伯特·胡克给“小格子”取名为cell，后来中国人把它翻译为细胞，罗伯特·胡克是第一个给细胞命名的人。 罗伯特·胡克介绍完cell后，发现软木特别轻，能浮在水面上，可以用来做瓶塞。现在的红酒瓶塞都是软木塞，同样来源于罗伯特·胡克的这本书。 人类历史上第一张微生物图 有一天，罗伯特·胡克从图书馆找到一本书，封面是皮革的。因为受潮，封面长毛了，罗伯特·胡克很好奇：长出来的毛是什么？ 他把“毛”拿到显微镜下观察，画了这张图，这是人类历史上第一张真菌手绘图。为什么是手绘的呢？因为那个年代没有照相机。科学家有了新发现，必须画下来才能保存起来。 严格意义上来说，科学家在那个年代不叫“科学家”，而是“博物学家”。他们和艺术家的关系非常紧密，要么自己会画画，要么找艺术家帮他们画画。 左蚂蚁 右圆蛛 有一天，罗伯特·胡克捉住一只圆蛛，把它翻过来放到显微镜下观察，我们看到它的腿被卸掉了。所以，这是一只为科学研究“献身”的蜘蛛。 螨虫 再看左边这张图，罗伯特·胡克给它起名叫水虫。只要下过雨，在大街小巷的水坑里舀一杯水，就能发现这种虫子。右边画的这三个，罗伯特·胡克给它起的名字叫Mite，是小虫子的意思。而今天，我们把它翻译做螨虫。
跳蚤 这张图是罗伯特·胡克书中最大的一幅图，图里面画的是跳蚤。
头虱 上图中的虫子叫作头虱。有一天，罗伯特·胡克被虱子咬了，他就把这只特别小的虱子放在显微镜下观察，画了这张虱子图。
灰蝇头 这次，罗伯特·胡克又捉住一只头特别大的苍蝇，准确地说应该叫灰蝇。他把这只灰蝇的头砍下来，放到自己的显微镜下观察。他在书里面解释说：“如果不把灰蝇的头砍掉，根本没办法把它放在显微镜下面。” 他通过显微镜看苍蝇，苍蝇也通过显微镜看他，大眼瞪小眼，小眼瞪大眼。大家看图中灰蝇的眼睛，就能知道罗伯特·胡克的绘画功底也十分出众。 我们知道像苍蝇这种昆虫，大概有几千只复眼。假如观众都是苍蝇，那么观众在台下用几千只复眼看我，看到的是几千个我，还是一个完整的我？ 告诉大家正确答案：观众的眼睛里看到的是一个完整的我，但是，是一个打了马赛克的我！ 为什么呢？因为苍蝇复眼的分辨率非常有限，大概只能接收一个像素，所有的图像拼起来才形成一个完整的图像。 刚才介绍的蜘蛛、蚂蚁、螨虫和跳蚤，它们有的是六条腿，有的是八条腿。这些动物都是昆虫吗？并不都是。那到底什么是昆虫呢？ 有一个非常容易记忆的口诀：体分三部头胸腹，两对翅膀三对足，体足触角都分节，骨骼奇特生外部，一生形态多变化，遍布全球大家族。 蜘蛛八条腿四对足，所以它肯定不是昆虫。因此，螨虫也不是昆虫。 罗伯特·胡克发明的显微镜叫光学显微镜。“光学的”是一个难以理解的专业术语，对应的英文是Optical，一个意思翻译为“光学的”，还有一个意思翻译为“眼球的”。 所谓光学显微镜，可以理解为“眼球显微镜”。在罗伯特·胡克发明了显微镜，并且出版了《显微图谱》之后，一位叫列文虎克的荷兰人深受启发，发明了一个高倍数（大概能到300倍左右）的单镜片显微镜。 显微镜的发明，使微观生物学有了真正的研究手段，从此成为了一门正式的学科。也就是说，生物学家这碗饭是物理学家给的。现在最先进的显微镜叫电子显微镜，它也是物理学家根据量子力学的原理发明的。 |
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